Kan metallkompositer förstärkta med grafen få förbättrade egenskaper jämfört med rena metalliska material? Det var utgångspunkten för ett forskningsprojekt som gjorts inom ramen för innovationsprogrammet SIO Grafen, där additiv tillverkning med FDM-teknik använts.
I projektet Addit-G ingår Swerim, Graphmatech, Quintus Technologies, Sandvik Additive Manufacturing och Uppsala universitet. Målet med projektet har varit att förbättra de termiska och mekaniska egenskaperna hos legeringar av koppar och aluminium. Det framgår av ett pressmeddelande från SIO Grafen.
Förbättrade egenskaper
Materialen i undersökningarna var funktionaliserat grafen integrerat till Cu- och AlSi10MG-matrix. Tillverkningen gjordes i en FDM-3D-skrivare.
– Resultaten visar att det utvecklade hybridmaterialet med grafen och koppar uppnådde mer än 50 procents förbättringar i hårdhet, hållfasthet och duktilitet. Även de termiska egenskaperna förbättrades med över 15 procent efter att grafen tillsatts i materialet, säger Irma Heikkilä, specialist inom pulver och additiv tillverkning vid Swerim och projektledare för Addit-G.
På grund av stora förseningar av råmaterialleveranser och restriktioner under pandemin nådde utvecklingen av aluminiumkompositerna med grafen inte fullt ut.
Användning i elbilsbatterier
Sammantaget visar resultaten att metallkompositer med grafen tillverkade från pulverråvara uppnår förbättrade materialegenskaper jämfört med rena metaller. Det kan få betydelse för framtidens tillverkning.
– Marknaden för metallpulver som används i additiv tillverkning växer med mer än 20 procent per år och förväntas nå 15-20 miljarder kronor år 2025, säger Irma Heikkilä.
Det finns ett stort behov inom transportsektorn av komplexa komponenter med förstklassiga termiska och mekaniska egenskaper. Det gäller inte minst när det handlar om termiska styrsystem för batterier i elfordon, där möjligheterna att integrera grafen i andra material kan lösa utmaningen med nästa generations komponenter.
